Стенд для исследования процесса резания корнеклубнеплодов

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 16,Ч 1 969 ( 1350500/28-13 21, 26 исоединением заявкиМПК 6 01 п 3/58 УДК 531.784(088,Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.Х,1970. Бюллетень31 публиковано ата опубликования описания 5.1.19 вторызобретения Н, И. Губанов, И, И . Р. Азрилевич, В. А. Всесоюзный научно-исторский инстит, Левин, Э. В. О Карелин, М. А. следовательский ут продовольств 3 аявител СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ1Изобретение относится 1 к области исследо. ваний динамических и технологических параметров процесса резания корнеклубнеплодов. Кроме того, оно может быть использовано при исследованиях процесса резания мяса и других пищевых чтродуктов,Для получения из корнеклубнеплодов стружки определенной формы на предприятиях пищевой, в частности, сахарной промышленности, а также общественного питания применяют резательные машины, режущим инструментом в которых являются ножи различной конструкции.Качество получаемой стружки зависит от режимов резания:при неоправданно больших усилиях прижатия корнеклубнеплодов к рабочим органам машины, происходит их значительное истирание; при недостаточных усилиях прижатия сни. жается производительность машины из-за эффекта отталкивания корнеклубнеплодов от режущего инструмента. Для выбора оптимальных режимов резания и парахгетров режущего инструмента необходимо исследовать процесс резания.Известны стенды для исследования процесса резания корнеклубнеплодов, включающие смонтированный гна станине корпус с режу. щими и динамометричеекими устройствами,тровский, М. У, Кацнельсон,Павловской и В, В, Цимбалови экспериментально-конструкнного машиностроения лоток для образца корнеклубнеплода и привод.Эти стенды не обеспечивают имитации условий,резания корнеклубнеплодов на машинах 5 центробежного типа, применяемых для измельчения сахарной свеклы и не позволяют проводить на одном образце сравнительные исследования в широком диапазоне изменений технологических, параметров и условий взаи модействия корнеклубнеплодов с режущими иопорньвги устройствами.Для имитации условий резания на машинахцентробежного типа и проведения комплекса исслед ований на одном образце корпус пред лагаемого стенда выполнении в виде цилиндрической обечайки с окнами для установки режущих и динамометрических устройств, сгруппированных в измерительные комплексы, каждый из которых состоит из подготовительного 20 ножа, исследуемого режущего устройства итензоклавиши, а лоток закреплен на центрально расположенном в корпусе роторе, несущем каретку-толкатель со сменными грузами.В процессе резания происходит изменение 25 массы исследуемого образца и смещения центра тяжести системы образец-каретка. Чтобы компенсировать влияние этих явлений на силу прижатия образца к рабочим органам стенда и тем самым стабилизировать эту силу на 30 протяжении цикла исследования, целесообраз.но снабдить каретку-толкатель сосудом переменного сечения, а над ротором расположить расходный резервуар с жидкостью или сыпучим материалом, сообщенный с сосудом через автоматически регулируемый вентиль.В момент подхода исследуемого образца к очередному рабочему органу каретка-толка- тель под действием удара может переместиться к центру ротора, при этом образец выйдет из контакта с рабочим Органом.Для обеспечения постоянного прижатия исследуемого образца к рабочим орванам и внутренней поверхности корпуса каретка может быть снабжена фиксатором, выполненным в виде рейки, над которой, закреплен набор храповых собачек различной длины.Тензоклавишу целесообразно выполнить в виде вогнутой платформы, укрепленной на тонкостенной трубке с кольцевым тензорезистором для регистрации радиальных сил и снабженной сменной накладкой. Последнюю следует установить на платформе с помощью плоских пружин с зазором, поместив в последнем шариковый сепаратор и тонкую пластину, закрепленную на центрально расположенном стержне с тензорезистором для регистрации тангенциальных силпри этом поверхность сменной накладки следует расположить заподлицо с внутренней поверхностью корпуса,Для обеспечения регулировки взаиморасположения режущих и динамометрических устройств они могут быть закреплены на подвижных относительно корпуса стойках.Динамометрический нож следует выполнить в виде лезвия, форма которого на,его рабочем участке аналогична форме лезвия плоских ножей, используемых в резальных машинах, и соединить лезвне с держателем посредством упругих элементов с наклеенными,на них тензорезисторами.На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый стенд, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - динамо- метрический нож; на фиг. 4 - тензоклавиша; на фит. 5 - вид по стрелке Б на фит, 4.Стенд смонтирован на цилиндрической обечайке 1 и имеет корпус 2, состоящий из верхиего и нижнего фланцев, связанных между собой передвижными вертикальными стойками 3. К стойкам с внутренней стороны прикреплены стальные листы 4, образующие внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса, Между стойками имеются сквозные проемы-окна, в которых установлены исследуемые режущие устройства 6 и 6, динамомегрические устройства-тензоклавиши 7, 8 и подготовительные ножи 9, 10 и 11, При необходимости вместо любого из устройств могут быть постановлены заглушки.В корпусе на подшипниках качения установлен ротор 12 с вертикальным валом 13, К .ротору прикреплена пространственная рама 14, изготовленная из углового, проката, К раме прикреплены четыре кронштейна с составными желобчатыми роликами 15, служа 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 щими направляющими подвижной карежи. толкателя 16 Перед толкателем расположен корытообразный лоток 17, куда, закладывают образец 18 корнеклубнеплода, подготовленный для резания. Подвижная каретка-толка- тель снабжена сменными грузами 19, позволяющими изменять усилие прижатия образца к внутренней поверхности корпуса и к режущим устройствам. На подвижной каретке-толкателе укреплена зубчатая рейка 20 и набор храповых собачек 21, предназначенный для фиксации положения корня свеклы при резании. Передняя часть толкателя имеет шипы 22 для фиксации образца. На роторе закреплены также четыре вертикальные стойки, несущие бандаж 23, обод с четырьмя спицами 24 и ступицей 25. Ротор центрируется тремя роли,ками 26, установленными на верхнем фланце корпуса. Через ступицу 25 бандажа проходит трубопровод 27 для подачи воды в сосуд 28 подвижной каретки-толкателя. На трубопроводе, соединяющем бачок 29,постоянного уровня воды с сосудом подвижной каретки имеегся вентиль 30 с дистанционным управлением от тензоклавиши. Вертикальный вал ротора соединен кулачковой муфтой 31 с чер,вячным редуктором 32, Через упругую муфту 33 редуктор связан с валом электродвигателя 34,постоянного тока,На электродвигателе смонтирован тахотенератор 35, соединенный с самопишущими и показывающими приборами 36 пульта управле. ния 37 стенда.Для исследования,ножей с раздельной непрерывнодейспвующей режущей кромкой используют режущее устройство 6, состоящее из вертикально установленных в цроеме,корпуса и скрепленных между собой клиновидных держателей 38 с продольным сквозным пазом и набора,плоских ножей 39, установленных в последнем. Плоские вожи автоматически с помощью (не изображенных на чертеже) гидроцилиндров подаются из кассеты и передвигаются вдоль паза, прижима, Скорость передвижения плоских ножей может меняться в щироких пределах и задается установкой реле времени на пульте управления 37. Плоские ножи предназначены для отрезания от вращающегося образца корнеклубнеплода,пластов, толщина которых определяется положением поворовной лопасти 40, установленной перед кромкой плоских ножей, Лопасть возволяет отключать данное режущее устройство в любой требуемый момент,Для разделения пластов, образованных плоскими ножамина пластинчатую лружку предусмотрен механизм дисковых ножей. Меха. низм состоит из оправки 41 с дисковыми но. яами. Вращение на оправку передается от верхнего бандажа 23 через сменный ролик 42 мультипликатора 43. Подготовительный пло. ский нож 11, установленный в клиновидных держачелях 44, предназначен для отрезания с поверхности корнеклубнеплода сдеформированного слоя. Толщина слоя, срезаемого лез.55 60 65 вием, определяется положением поворотной лопасти 45, установленной перед режущей кромкой ножа,Режущее устройство б состоит из типового фрезерованного овеклорезного ножа, набранного в ножевую раму. Перед режущим устройством смонтирован,подготовительный нож 9, имеющий конструкцию, аналогичную режущему устройству б. Рамы режущего устройства б и ножа 9 для получения желобчатой или пластинчатой стружки можно фиксировать по вертикали в требуемом положении, Исследуемое режущее устройство 5 может быть заме- кено динамометрическим, состоящим из лезвия 4 б, упругих элементов 47 и держателя 48. Нож с помощью бслтов 49 прикр плен к клиновидному держателю 50, кэторый устанавливается на корпусе стенда, В качестве упругих злементов динамометрического ножа использованы трубки с калиброванной толщиной стенок. С помощью тензорезисторов 51 и 52 регистрируются деформации сжатия н изгиба трубочек, что позволяет определять усилия, дейспвующие на нож.Силовое воздействие образца на внутреннюю поверхность корпуса стенда определяется с помощью динамометрических устройствтензоклавиш 7 и 8. Тензоклавиша состоит из двух упругих элементов-тонкостенной трубки 53 с кольцевым тензорезистором 54 для регистрации нормальной составляющей силы прижатия и цилиндрического стержня 55 с кремниевыми тензорезисторами 5 б для регистрации тангенциального усилия. Корнеклубнеплод действует на вогнутую пластину 57 с облицовкой 58, образующую часть внутренней поверхности корпуса 2. Через шарики 59 усилие прижатия корнеклубнеплода к цилиндрической поверхности тензоклавиши передается верхней платформе бО твнзоклавиши и затем упругому элементу - тонкостенной трубке 53, выполненной заодно целое с верхней бО и нижней б 1,платформами тензоклавиши. Тангенциальное усилие передается через тонкую пластину б 2 на стержень 55, вызывая его изгиб.Пластина б 2 имеет в направлении оси стержня значительно меньшую жесткость, чем в направлении, перпендикулярном оси. Изтибные деформации пластины 57 передаются платформе бО. Стержень 55 и нижняя платформа б 1 тензоклавиши прикреплены к основанию бЗ. Пластина 57 прикреплена к верхней платформе тензоклавиши пружинами б 4, жесткость которых в направлении действия тангенциального усилия значительно меньше жесткости системы стержень 55 - пластина 52. Это,приводит к тому, что пружины практически не влияют на передачу тангенциального усилия стержню, но удерживают пластину 57 в контакте с шариками. Шарики позволяют обеспечить весьма малое трение между пластиной и верхней платформой тензоклавиши, благодаря чему тангенциальное усилие 5 1 О 15 го 25 зо 35 40 45 50 пр актически полностью передается стержню 55,При проведении исследований на стенде образец 18 заданного размера закладывают в лоток 17, а упор выдвижной каретки подводят к заднему торцу образца. Шипы 22 фиксируют ооразец в каретке. При этом храповые собачки 21 входят в зацепление с зубчатой рейкой 20. На каретку-толкатель 1 б устанавливают сменные грузы 19, а рукоятку регулятора числа оборотов электродвигателя устанавливают по лимбу на заданную окорость резания,Исследуемые режущие устройства выставляют в требуемом положении (задаются углы резания, толщина срезаемого слоя, расстояние от лопастей до лезвий и т. п.), после чего включают привод.При достижении требуемой окружной скорости вращения ротора автоматически открываются лопасти исследуемых режущих устройств и одновременно включается подача воды из бачка 29, Расход воды, поступающей в сосуд 28 подвижной каретки, станавливается с помощью вентиля 30, управляемого дистанционно по уровню сигнала тензоклавиши, Вода., накапливающаяся в сосуде подвижной каретки, компенсирует изменение усилия прижатия каретки при резании образца, что регламентирует и стабилизирует величину силы прижатия образца к внутренней поверхности корпуса на всем днаназоне резания,В процессе резания посредством тензометрических измерений определяются усилия прижатия образца корнеклубнеплода к внугренней поверхности корпуса и сила трения образца по этой поверхности, а также составляющие силы, возникающие на режущей кромке динамометрического ножа с заданными параметрами режшей кромки, На самопишущих приборах фиксирчются скорость резания и мощность, расходуемая на резание. Качество стружки, получаемой с помощью ножей разной конструкции при резании одного образца корнеклубнеплода в строго одинаковых условиях, позваляет выбрать наиболее перопективную конструкцию режущего устройства и устанавливать оптимальный режим передвижения ножей при резании. Предмет изооретения 1. Стенд для исследования процесса резания корнеклчбнеплодов, преимщественно сахарной свеклы, включающий смонтированный на станине корпус с режущими и динамометрическими устройствами, лоток для образца корнеклубнеплода и привод, отличающийся тем, что, с целью имитации условий резания корнеклубнеплодов на машинах центробежного типа и праведения сравнительных исследований на одном образце в .широком диапазоне изменений технологических параметров и условий взаимодействия корнеклуонеплодов с режущими и опорными устройствами, корпус283644 иг, 1 стенда выполнен в виде цилиндричеакой обечайки с окнами для установки режущих и динамометрических устройств, сгруппированных в измерительные комплексы, каждый из которых состоит из подготовительного ножа, исследуемого, режущего устройства и тензоклавиши, а лоток закреплен на центрально расположенном в,корпусе роторе, несущем каретку-толкатель со сменньгми грузами.2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что, с целью компенсации изменения массы исследуемого образца и смещения центра тяжести системы образец-каретка для стабилизации силы,прижатия образца,к рабочим органам стенда на протяжении цикла исследования, каретка-толкатель снабжена сосудом переменного сечения, а над ротором;раоположен расходный резервуар с жидкостью или сыпучим материалом, сообщенный с сосудом через ав. томатически регулируемый вентиль.3. Стенд по .п. 1, отличающийся тем, что, с целью постоянного прижатия исследуемого образца .к рабочим органам,и внутренней по. верхности корпуса, каретка снабжена фиксатором, выполненным 1 в виде рейки, над,которой закреплен набор храповых собачек различной длинны,4. Стенд по п, 1, отличающийся тем, чтотензоклавиша выполнена в виде вотнутой платформы, укрепленной на тонкостенной трубке с кольцевым тензорезистором для реги страции,радиальных сил, и снабженный сменной накладкой, установленной на платформе с помощью плоских пружин с зазором, в который помещены шариковый сепаратор и тонкая,пластична, закрепленная на центрально 10 расположенном стержне с тензорезисторомдля регистрации тангенциальных сил, причем ,поверхность сменной накладки расположена заподлицо с внутренней поверхностью корпуса.15 5, Стенд по п. 1, отличающийся тем, что дляобеспечения регулировки взаимоположения режущих и динамометричеоких устройспв, они закреплены на подвижных относительно корпуса стойках.20 б. Стенд по,п. 1, отличающийся тем, что динамометрический вож состоит из лезвия, форма которого на его рабочем участке аналогична форме лезвия плоских:ножей, иапользуемых в резальных машинах, и держателя, сое диненного с лезвием посредством упругихэлементов с наклеенными на них тензорезисторами,